栈和队列的实现

本文主要讲栈和队列的实现方法，所以仅简单介绍栈和队列的概念，如果有疑问可以去查有关栈和队列的详细资料。

栈 Stack（LIFO线性表）：
栈是一种特殊的线性表，满足后进先出，它限定仅可以在表尾进行删除和增加。push（）, pop（）, peek（），empty（）是它的三个重要的方法。push（）是往栈里压入一个元素；pop（）是弹出栈顶元素，栈顶指针指向下一个元素；peek（）是返回栈顶元素，但不删除栈顶元素；empty是判断栈是否为空。

队列 Queue（FIFO线性表）：
队列也是一种特殊的线性表，与栈的规则相反，它满足先进先出原则，它限定只能在表尾添加元素，在表头删除元素。它的基本操作有offer（），poll（），peek（）。offer（）为在表尾添加一个元素，poll（）为在表头删除一个元素，peek（）为得到表头的元素，但不删除此元素。对于队列对应的还有三个操作 add（），remove（），element（），这三个操作可以完成相同的功能，但是如果后者操作失败会抛出异常，而前者返回具体的值（null，false等，要看具体的操作）。

***
不过请大家记住一点，不是所有的队列都是FIFO，比如优先队列，它是根据各元素的优先级来决定顺序的。

了解了栈和队列的基本操作，下面我们学习它们的具体实现。

1. Stack类的实现
JDK中写道，Stack类是继承了Vector类, Vector类在java中可以实现自动增长的动态数组。在这里我们用一个普通的对象数组来实现Stack类。代码如下：

public class Stack {
	
	private int top;
	private Object[] data;
	
	//初始化堆栈
	public Stack(int size){
		data = new Object[size];
		top = -1;
	}
	
	public boolean empty(){
		return top == -1;
	}
	
	public void push(Object object) {
		if(top == data.length-1){
			System.out.println("栈满");
		}
		data[++top] = object;
	}
	
	public Object pop() {
		if(top == -1){
			System.out.println("栈空");
			return null;
		}
		return data[top--];
	}
	
	public Object peek() {
		if(data == null || data.length == 0)
			return null;
		return data[data.length-1];
	}
}

这是堆栈最基本的实现，可能面试中可能会遇到其他问题，比如实现一个动态堆栈，当然在JDK中用vector类实现的堆栈本身就是动态堆栈，因为vector类可以实现可变长数组。对于普通对象数组长度是不可变的，上面的代码仅仅实现了一个固定长度的堆栈，如需改成动态堆栈，我们只需要改进push（）方法，其他方法保持一致。改进后的push（）方法：

public void push(Object object) {
	if(top == data.length-1){
		Object temp[] = new Object[data.length * 2]; // 把数组的容量增加一倍
		for(int i=0; i<data.length; i++) temp[i] = data[i];
			     data = temp;
			     data[++top] = object;
	}
        data[++top] = object;
}

我们还可以用链表来实现堆栈,代码如下：
//首先定义一个链表类

class ListNode{
	Object object;
	ListNode next;
	ListNode(Object object){
		this.object = object;
	}
}

public class Stack {
	ListNode head;
	
	public void push(Object object) {
		ListNode node = new ListNode(object);
		node.next = head;
		head = node;
	}
	
	public Object pop() {
		if(head != null) {
			Object element = head.object;
			head = head.next;
			return element;
		}
		return null;
	}
	
	public Object peek() {
		return head.object;
	}
	
	public boolean empty() {
		return head == null;
	}
}

2. 队列的实现
首先我们要搞清楚，队列是接口不是类，它不可以实例化，也就是不可以new queue（），接口的使用必须依赖于实现它的类，对于接口的引用，采用的是实例化实现该接口的类。下面我们用链表来实现一个队列。

class ListNode{
	Object object;
	ListNode next;
	ListNode(Object object){
		this.object = object;
	}
}
public class QueueDemo {
	ListNode head;
	ListNode tail;
	
	public void offer(Object object) {
		if(head == null){
			tail = new ListNode(object);
			head = tail;
		} else {
			tail.next = new ListNode(object);
			tail=tail.next;
		}
	}
	
	public Object poll() {
		if(head != null) {
			Object element = head.object;
			head = head.next;
			if(head == null) tail = null;
			return element;
		} 
		return null;
	}
	
	public Object peek() {
		if(head == null)
			return null;
		return head.object;
	}
}

总结：我们用数组实现了固定长度的堆栈和动态堆栈，然后用链表分别实现了堆栈和队列。堆栈和队列之间也可以相互实现，只要记住队列是先进先出，只可以在队尾添加元素，在对头删除元素；堆栈是后进先出，只可以在表尾添加或删除元素。

以上只是个人总结，希望朋友们多多交流，共同进步！

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